漂浮式水上光伏电站用耐候改性HDPE浮体材料的快速老化方法

基于漂浮式水上光伏电站的运营特点,分析了其所用浮体材料在25年寿命周期内所接收的紫外辐照总量,提出一种可靠的耐候改性高密度聚乙烯(HDPE)浮体材料的快速老化方法,利用该方法探索了壁厚和紫外辐照度对耐候改性HDPE耐紫外老化性能的影响,寻找多条件下该浮体材料老化后的力学性能变化规律,并提出了判断耐候改性浮体材料耐紫外老化性能优劣的重要指标。该方法可为浮体材料行业的快速发展及漂浮式水上光伏电站的长期安全运行提供保障,也填补了改性塑料行业在耐紫外老化性能快速评估领域的空白。     

水上漂浮式光伏电站的发展及应用前景分析

论述了水上漂浮式光伏电站的发展现状、适用范围、技术特点和关键技术问题,并将水上漂浮式光伏电站与水产养殖等产业相结合,拓宽了水上漂浮式光伏电站的发展思路,对水上漂浮式光伏电站技术的规范化和标准化发展起到积极推动作用。     

漂浮式光伏电站漂浮方阵的锚泊计算研究

漂浮式光伏电站通常为漂浮于开阔水面上的矩形方阵。为了保证漂浮式光伏电站的安全性,提高其发电效率,文章对其锚泊问题进行了研究。文章以170 m×170 m漂浮方阵为研究对象。为了解决大型多浮体锚泊力无法直接求解的问题,提出了采用计算流体力学(CFD)方法对漂浮方阵的风载荷、流载荷进行计算。此外,基于刚体化光伏电站漂浮方阵的方法,采用势流理论计算了漂浮方阵的波浪载荷,近似求解了该光伏方阵的锚泊力。最后,基于各个环境载荷,建立锚泊计算简化模型,对漂浮方阵锚泊系统的张力和偏移进行了评估。研究成果为漂浮式光伏电站漂浮方阵锚泊问题的研究提供参考。     

考虑连接件刚度影响的多浮体漂浮光伏方阵运动响应分析

基于多浮体运动响应计算方法,采用OrcaFlex软件,针对光伏电站漂浮方阵模型多浮体连接件刚度与其运动响应进行数值分析研究。首先,通过与有关浮体连接件试验进行对比,验证数值模拟的合理性;然后,开展对漂浮式光伏方阵在不同刚度连接件下多浮体六自由度运动的数值计算,对横纵浮体六自由度运动进行评估;最后,分析浮体间相对运动对连接件载荷之间的影响。研究结果表明：该研究模型随连接件刚度的增加,横向浮体整体运动响应大于纵向浮体,应更关注横向浮体的连接加强问题。连接件刚度较小时,浮体间的运动约束能力较差;刚度较大时,不利于抵抗浮体间的相互冲击,造成不必要的实际工程成本。     

基于双目视觉位移视频监控技术的漂浮式水上光伏电站浮筒位移监测的研究

漂浮式水上光伏电站是通过在水面建设浮筒平台,将光伏组件安装在浮筒上进行发电,此类电站不占用土地,且水体对光伏组件有冷却效应,可以抑制光伏组件表面温度的上升,从而使光伏电站可以获得更高的发电量。但漂浮式水上光伏电站的浮筒会随着水位、季风等外在环境因素的变化而发生位移,导致照射到光伏组件的太阳入射角发生改变,从而影响光伏组件的发电量,造成较大的经济损失;而且当浮筒发生位移时,锚固系统的钢缆所受到的牵引力也会发生变化,而长时间的位移变化将严重影响漂浮式水上光伏电站的使用寿命。详细阐述了通过双目视觉位移视频监控技术实现对漂浮式水上光伏电站浮筒的位移监测,当浮筒的位移超过警戒线时,报警信号会显示于人机界面,光伏电站运维人员可及时发现并进行处理。     

漂浮式光伏电站中漂浮方阵的流荷载数值预报研究

漂浮式光伏电站遭遇突发泄洪等极端情况时流荷载骤增,对漂浮方阵的整体安全构成威胁,正确评估漂浮方阵的流荷载变得十分重要。以国家能源菏泽发电有限公司建设的某大型漂浮式光伏电站为例,首先基于计算流体力学(CFD)方法对单个浮体模型所受流荷载进行数值研究,确定符合计算要求的最优网格数量;然后通过计算光伏组件以10行10列(即10×10)方式排布的漂浮方阵在0°～90°流向角下的流荷载,得到该漂浮方阵最大流荷载流向和初步的流荷载分布规律;最后通过对比分别利用3D、2.5D和2D计算方法得到的30×28漂浮方阵流荷载计算结果,完成了195×98漂浮方阵整体流荷载的预测。研究结果显示：1)不同流向角下,0°流向角时漂浮方阵所受的流荷载最大,随着流向角增大流荷载逐渐减小;当流向角为90°时,流荷载达到最小值,仅为0°流向角时的48%左右。2) 0°流向角时,迎流第1行浮体所受流荷载最大,受遮蔽效应影响,后续各行的流荷载逐渐减小。3)漂浮方阵所受流荷载基本不随列变化;30×28漂浮方阵中间某列采用2D和2.5D计算方法得到的漂浮方阵流荷载与采用3D计算方法所得的结果一致。研究成果可为漂浮式光伏电站等类似...     

水上光伏电站设计要点和经济性分析

从技术角度介绍水上光伏电站的基本形式——桩基固定电站和水面漂浮式电站,着重从发电量估算、设备选型和基础形式选择,阐述两种基本形式的水上光伏电站特点及设计要点,并给出初步方案。通过分析水上光伏工程量变化因素、特殊设备单价、发电量变化等,计算不同形式水上光伏电站的收益情况。研究表明,水上光伏电站的收益比传统地面电站的收益相对较好,水面漂浮电站经济性更好的结论。     

基于HFLTS的漂浮式水上光伏电站投资风险评价

水上光伏是未来我国南方发展光伏产业的最优选择.但当前对水上光伏电站的研究较少,且风险评价是项目可行性研究的重要组成部分.为推进水上光伏电站的健康发展,通过对影响漂浮式水上光伏电站项目的投资风险因素进行识别,归纳梳理后建立了一套包含技术风险、经济风险、环境风险和社会风险的指标体系.考虑到评价语言的不确定性以及决策环境的模糊性,本文采用犹豫模糊语言术语集(HFLTS)进行信息收集,并采用最优最劣法(BWM)确定指标权重,最后通过模糊综合评价得出我国漂浮式水上光伏电站整体投资风险处于较低水平.     

漂浮式海上风机平台阻尼结构设计与研究

  目的  为了寻求经济有效的漂浮式风机水动力性能提升方案，研究了加装垂荡板的设计方案，从而提升浮体水动力阻尼性能和减摇效果，最终改善漂浮式海上风电机输出功率的稳定性。  方法  以10 MW半潜型浮式风机为例，通过计算流体力学的方法，探讨了垂荡板结构不同设计参数对于提升漂浮式风机基础水动力阻尼的效用，寻找出优化设计方案。  结果  经过优化设计后的垂荡板结构垂荡阻尼较原结构增大14.9%，摇摆阻尼增大19.1%，而“梅花形”边缘垂荡板垂荡运动阻尼较原始模型提升36.98% 。  结论  揭示泄涡产生与垂荡板水动力阻尼改善的形成机理，创新性地提出“梅花形”垂荡板结构，有效改善浮体垂荡运动的阻尼性能，上述结论为此类漂浮式海上风机基础结构的研究与设计工作提供重要参考。     

光伏海浪复合发电装置浮体形状研究

基于水上光伏发电和海浪发电技术,提出了一种浮子式光伏海浪复合发电方案。首先分析浮体在海浪中的运动特性及角度摆动规律,将浮体的沉升运动和角度摆动以简谐形式表达,然后结合倾斜表面上太阳辐射能的计算模型和浮体捕获海浪能计算模型,得出浮体的沉升运动为影响浮体捕捉海浪能的主要因素,并采用水动力仿真软件AQWA仿真分析了四种不同形状浮体在海浪中的运动特性。结果表明,圆柱形底浮体的沉升速度幅值和角度摆动幅值均最小,说明海浪对其运动状态影响最小;锥形底浮体的摆动角度较大,对浮体表面光照性能的影响较大;平底锥形和球面形底的浮体沉升速度较大,摆动角度相对较小,适合作为光伏海浪复合发电装置的浮体。     

基于MTMD的Barge型漂浮式风力机稳定性控制研究

为提高漂浮式风力机的稳定性,以NREL 5 MW风力机及ITI Barge平台为控制对象,在传统单个调谐质量阻尼器(STMD)基础上提出风力机机舱及塔架中配置不同动力特性调谐质量阻尼器(TMD)的新型多重调谐质量阻尼器(MTMD)控制方法,分别研究其在环境载荷作用下队海上漂浮式风力机稳定性的控制效果。研究表明:STMD及MTMD对漂浮式风力机塔顶左右位移控制效果较明显,波动范围分别减小38%和45%,稳定性分别提高41%和46%;在STMD及MTMD控制下,漂浮式风力机平台横荡和横摇降幅明显;MTMD对漂浮式风力机塔架和平台的动态响应控制效果优于STMD控制。     

直驱式波能装置振动及转换效率分析

波浪能利用装置一般是利用振动来获取波浪能量,如鸭式装置、点吸收式装置。点吸收技术是世界上目前研究得比较热门的一类波浪能利用技术,漂浮直驱式波能装置是点吸收技术的一种。文章首先通过物理过程分析,把由双圆柱浮体构成的漂浮直驱式波浪能装置当成一个双自由度振动系统,建立系统振动方程;然后,运用势流理论求解由双圆柱浮体的垂荡辐射问题和绕射问题,求解出振动分析所需要的水动力学参数。考虑波浪能装置通过粘性阻尼吸收波浪能,利用求得的水动力学参数,设定的外部阻尼和弹簧弹性系数,可求解出此情况下水面浮体和水下浮体的相对运动幅值,进而求得装置的转换效率。给定模型尺寸参数,在一些确定的外部阻尼值和弹簧弹性系数点,分别通过变化外部阻尼和弹簧弹性系数,分析装置的振动特性以及转换效率的变化,从而在不同波况下选择适合装置的外部阻尼系数和弹簧弹性系数。     

水上光伏电站应用技术与解决方案

介绍水上光伏电站的应用形式、设计与施工要点、设备选型、运营维护,以及发电量与经济性评估等。其中重点介绍水上光伏电站的应用形式和设计与施工要点,根据水域特点可分为桩基固定电站和水面漂浮电站,并对两者进行简单的技术经济性评价。此外,通过实际发电数据和理论分析,水上光伏电站比地面电站发电量高约5%~7%。该文对于水上光伏电站的应用和推广有积极的指导意义。     

薄膜型海上漂浮式光伏技术现状及展望

  目的  海上漂浮式光伏的研究开发顺应国家能源战略发展的需要，迎合行业发展科技引领的背景，助力新兴经济产业链的开拓。为了深入探索海上漂浮式光伏系统的主要组成和核心技术，为我国发展海上漂浮式光伏提供理论依据。  方法  文章基于国内外关于海上漂浮式光伏的现有研究，提炼出柔性光伏的相关建设技术，验证了海上漂浮式光伏开发的商业可行性，介绍了大型海上漂浮式光伏（LOFPV）系统的配置组成并就柔性膜结构、系泊系统的水动力设计理论和方法依据进行了阐述，展示了海上漂浮式光伏的典型工程实践。  结果  海上柔性薄膜型漂浮式光伏具备轻质化、小型化、高换电效率、配置灵活等诸多优势，此外，膜结构可折叠，运输方便，安装便捷，整体结构无复杂衔接器，系统可靠性高，运维方便，文章的相关成果将对我国的海上漂浮式光伏技术发展具有较高借鉴价值。  结论  文章说明了柔性膜结构漂浮式光伏建造技术的功能性和可靠性，该结构型式未来必将是海上漂浮式光伏的重要应用型式。     

东北寒冷地区水面漂浮式光伏电站关键技术综述

重点论述了关门山水库水上光伏电站在建设中使用的新技术、新材料、新工艺,即光伏组件倾角的设计、浮体材料的选择及锚固技术的实施.在设计及施工过程中,设计人员做出了大胆的探索和尝试.尤其是对组件倾角的选择,第一次在水面光伏设计中选用了20°倾角,此技术为国内首创.同时,对浮体使用的新材料进行了翔实的介绍和材料比选,展示了为本站量身打造的沉锚施工方案,并介绍了整个施工过程,为寒区水面光伏电站建设提供了参考.     

新型海上风力发电及其关键技术研究

回顾国外海上风力发电场的发展,针对随着海水深度增加导致海上风力机成本急剧上升的矛盾,引入海上漂浮式风力机概念,并详细介绍其结构和特点,通过系统介绍海上漂浮式风力机组成部分和设计制造中的关键技术,最后得出海上漂浮式风机是一种潜力巨大的新型风力发电技术,值得进一步深入研究。同时,针对我国陆、海资源的具体情况,较为系统地提出了海上漂浮式风力机研究的需要关注的关键问题,指出了该研究所具有的巨大社会经济价值。     

基于改进无模型自适应控制的漂浮式海上风机转矩-变桨协调控制策略研究

针对漂浮式海上风机建模困难、频繁变桨造成的严重疲劳损伤等问题,提出一种基于改进无模型自适应控制的转矩-变桨协调控制策略。该策略不依赖漂浮式海上风机的数学模型,通过集成迭代学习控制策略改进无模型自适应控制方法,设计发电机电磁转矩和桨距角作为控制变量的多输入多输出控制器进行协调控制,允许非零度桨距角下风机用做动能缓冲,在平滑输出功率的同时减少变桨动作量。为证明所提出控制策略的有效性,在多种风场景下,与增益调度PI控制等方法进行了对比实验。结果表明：所提出的控制策略使漂浮式海上风机在满足发电功率平稳性的同时减缓了漂浮平台的俯仰运动,可有效降低漂浮式海上风机的疲劳载荷。     

水上光伏电站应用技术与解决方案

以渔光互补为基础的水上光伏电站是"光伏+"的重要应用形式。本文重点介绍了水上光伏电站的应用形式和设计与施工要点,根据水域可分为桩基固定电站和水面漂浮电站,并对两者进行了简单的技术经济性评价。     

卷索点吸收式双浮体波浪能发电装置试验研究

点吸收式波浪能发电装置安装成本高、生存能力差,设计了伸缩卷索式双浮体波浪能发电装置。该装置上下浮体由伸缩卷索连接,将浮体间的多个自由度相对运动转化为电能。装置安装时不需要海底施工,同时浮体的分舱设计可以提高装置的海上生存能力和可靠性。考虑到我国部分海域的波浪特征,制作了比例尺为1∶16的模型样机,并在武汉理工大学双试验段综合性水槽进行试验。分析结果发现:在波浪周期为1.0 s、外接电阻为125Ω时,装置的发电效率最大为12.49%。试验结果可为点吸收式波浪能发电装置的设计制造提供一定参考。     

浮体绳轮波浪发电效率的研究

根据线性深水波理论,采用纯阻性负载,以圆柱型浮体为例,对浮体的垂荡运动进行水动力学分析,提出直驱式浮体绳轮波浪发电效率的理论模型,基于该模型构建浮体绳轮波浪发电原理机及其测试平台并对原理机采集波浪能的性能曲线及效率负载曲线进行测试,测试结果证明浮体绳轮波浪发电技术的可行性及其效率模型的有效性。